RU2647902C1

RU2647902C1 - Straw shredder-scatterer of grain combine harvester

Info

Publication number: RU2647902C1
Application number: RU2016138268A
Authority: RU
Inventors: Михаил Юрьевич Ягельский; Сергей Александрович Родимцев
Priority date: 2016-09-26
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2018-03-21

Abstract

FIELD: agriculture.

SUBSTANCE: shredder-scatterer consists of a housing with a rotating rotor enclosed therein and a scatterer adjacent to the housing, equipped with guide sheets. The rotating rotor has grinding knives with a mounting opening and a cutting edge, interacting with fixed counter knives. The grinding knives are made with blades located between the mounting opening and the cutting edge, and are installed at an angle to the plane of the grinding knife. The knife blades are oriented aside from the rotor center. The cutting edges of the counter knives are made concave in the form of a logarithmic spiral, with a pole on the rotor rotation axis.

EFFECT: increasing the distribution uniformity of ground straw.

5 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к измельчителям соломы, устанавливаемым на зерноуборочных комбайнах.The invention relates to agricultural machinery, in particular to straw choppers mounted on combine harvesters.

Известен измельчитель-разбрасыватель соломы к зерновому комбайну, выполненный из барабана с ножами, установленными от середины к концам барабана по винтовым линиям противоположного направления, между рядов которых расположены винтовые лопасти того же направления (Авторское свидетельство СССР №404443, A01F 12/40; A01F 29/00, опубл. 1973 [1]).Known chopper-spreader of straw to the grain harvester, made of a drum with knives installed from the middle to the ends of the drum along helical lines in the opposite direction, between the rows of which are located spiral blades of the same direction (USSR Author's Certificate No. 404443, A01F 12/40; A01F 29 / 00, publ. 1973 [1]).

Недостатком данного устройства является невысокая его эффективность, вследствие несущественной высоты лопастей, ограничиваемой длиной выступающих противорежущих элементов. Этим регламентировано снижение окружной скорости рабочих поверхностей лопастей по отношению к окружной скорости торцов ножей и связанная с этим недостаточная мощность создаваемого воздушного потока. Кроме того, наличие лопастей на барабане измельчителя способствует захвату соломы в образованные карманы и протаскиванием ее, минуя растворы режущих пар "нож-противорез", что влечет нарушение технологического процесса измельчения. Также применение такого технического решения обусловливает значительные конструктивные изменения, возможные лишь в условиях специализированных производств.The disadvantage of this device is its low efficiency, due to the insignificant height of the blades, limited by the length of the protruding opposing elements. This regulates the reduction of the peripheral speed of the working surfaces of the blades with respect to the peripheral speed of the ends of the knives and the associated insufficient power of the created air flow. In addition, the presence of the blades on the chopper drum contributes to the capture of straw into the formed pockets and dragging it, bypassing the solutions of the knife-counter-cutting pairs, which entails a violation of the grinding process. Also, the use of such a technical solution causes significant design changes that are possible only in specialized production environments.

Известен подборщик-измельчитель соломы, содержащий раму, на которой смонтированы подборщик, питатель, противорежущее устройство с неподвижными ножами выпуклой криволинейной формы, измельчающий ножевой барабан с ножами и лопастями, отклоненными в сторону, противоположную вращению барабана (Патент РФ №2335885, A01F 29/00; A01F 29/02, опубл. 2008 [2]).Known straw pick-up, comprising a frame on which a pick-up, feeder, counter device with fixed knives of convex curvilinear shape, chopping a knife drum with knives and blades deflected in the direction opposite to the rotation of the drum are mounted (RF Patent No. 2335885, A01F 29/00 ; A01F 29/02, publ. 2008 [2]).

Данное устройство позволяет снизить энергоемкость рабочего процесса и улучшить равномерность распределения соломенной резки по поверхности поля, за счет создания процесса наклонного резания волокон соломенной массы и обеспечения требуемого воздушного потока. Однако, вследствие использования выпуклой формы противорежущих ножей, увеличивается угол защемления разрезаемого материала в зазоре режущей пары, от начала к концу режущих поверхностей, что резко снижает эффективность процесса измельчения и производительность измельчителя.This device allows to reduce the energy intensity of the working process and improve the uniform distribution of straw cutting on the field surface, by creating an oblique cutting of straw fibers and ensuring the required air flow. However, due to the use of the convex shape of the opposing knives, the pinch angle of the material being cut increases in the gap of the cutting pair, from the beginning to the end of the cutting surfaces, which sharply reduces the efficiency of the grinding process and the performance of the grinder.

Известен нож для резательных устройств, режущая кромка которого выполнена по форме логарифмической спирали, полюс которой расположен на оси вращения ножа (Авторское свидетельство СССР №1286409, B26D 1/25; B23D 35/00, опубл. 1987 [3]).Known knife for cutting devices, the cutting edge of which is made in the form of a logarithmic spiral, the pole of which is located on the axis of rotation of the knife (USSR Author's Certificate No. 1286409, B26D 1/25; B23D 35/00, publ. 1987 [3]).

Свойство логарифмической спирали, заключающееся в постоянстве угла между радиусом и касательной к спирали по всей ее длине, обеспечивает постоянство направления вектора максимального градиента деформации разрезаемого материала. Реализация заявленных принципов работы при безподпорном резании не позволяет, однако, выполнить одно из важных положений теории подпорного резания, а именно - постоянство угла защемления материала в любой точке раствора режущей пары. Это объясняется тем, что выпуклая форма режущей кромки ножа при его вращении вокруг оси не способствует сохранению угла между касательной к спирали и лезвием контрножа от начала к концу режущей кромки.The property of a logarithmic spiral, which consists in the constancy of the angle between the radius and the tangent to the spiral along its entire length, ensures the constancy of the direction of the maximum deformation gradient vector of the material being cut. The implementation of the stated principles of work with supportless cutting does not allow, however, to fulfill one of the important provisions of the theory of support cutting, namely, the constancy of the pinch angle of the material at any point in the solution of the cutting pair. This is because the convex shape of the cutting edge of the knife during its rotation around the axis does not contribute to maintaining the angle between the tangent to the spiral and the counter-knife blade from the beginning to the end of the cutting edge.

Известен нож соломоизмельчителя, с выполненной в его передней части лопастью, расположенной перпендикулярно плоскости ножа (Патент США № US 2004/0259611, A01F 12/40, опубл. 2004 [4]).Known knife straw chopper, with a blade made in its front part, located perpendicular to the plane of the knife (US Patent No. US 2004/0259611, A01F 12/40, publ. 2004 [4]).

Недостатком такого ножа является формируемый им воздушный поток, направление которого, как и траектория движения измельченных частиц при сходе с ножей измельчителя, строго параллельны оси симметрии комбайна. Это обусловливает невысокую степень равномерности распределения измельченной соломы по ширине зоны разбрасывания.The disadvantage of such a knife is the air flow formed by it, the direction of which, like the path of movement of the crushed particles when leaving the chopper knives, is strictly parallel to the axis of symmetry of the combine. This leads to a low degree of uniformity in the distribution of chopped straw across the width of the spreading zone.

Наиболее близким к заявляемому устройству по технической сущности является измельчительное устройство для измельчения стеблевидного материала с примыкающим к нему разбрасывателем и способ измельчения стеблевидного материала, в котором измельчительное устройство с разбрасывателем содержит корпус, в котором установлен вращающийся ротор с закрепленными маятниковым образом, или жестко попарно, или по отдельности на крепежных серьгах, расположенными на расстоянии друг от друга скрученными измельчительными ножами, а также неподвижные, взаимодействующие с измельчительными ножами контрножи и примыкающий к выходному отверстию корпуса разбрасыватель с направляющими листами (Патент РФ №2467553, A01F 12/00; A01F 12/40, опубл. 2012 [5]).Closest to the claimed device in technical essence is a grinding device for grinding stem-shaped material with an adjacent spreader and a method for grinding stem-shaped material, in which the grinding device with a spreader comprises a housing in which a rotor is mounted with a fixed pendulum way, or rigidly in pairs, or individually on fixing earrings located at a distance from each other by twisted grinding knives, as well as fixed counter-knives interacting with chopping knives and a spreader adjacent to the outlet of the housing with guide sheets (RF Patent No. 2467553, A01F 12/00; A01F 12/40, publ. 2012 [5]).

Недостаток изобретения состоит в том, что скрученная форма ножей увеличивает общую площадь их поперечного (лобового) сечения. В свою очередь, это ведет к уменьшению рабочего зазора между ножами и неподвижными контрножами и созданию условий для забивания измельчителя, особенно при увеличенных подачах соломы. Кроме того, поворот плоскости ножа влечет изменения геометрии поперечного сечения режущей кромки из-за кинематической трансформации угла заточки лезвия, а также увеличение сопротивлений материала в рабочем зазоре режущей пары за счет действия сил трения. Все это обусловливает нарушение технологического режима измельчения.The disadvantage of the invention is that the twisted shape of the knives increases the total area of their cross (frontal) section. In turn, this leads to a decrease in the working gap between the knives and fixed counter-knives and the creation of conditions for clogging the chopper, especially with increased feeds of straw. In addition, the rotation of the plane of the knife entails changes in the geometry of the cross section of the cutting edge due to the kinematic transformation of the angle of sharpening of the blade, as well as an increase in the resistance of the material in the working clearance of the cutting pair due to the action of friction forces. All this leads to a violation of the technological regime of grinding.

Задачей изобретения является реализация возможностей для равномерного распределения измельченной соломы по ширине зоны разбрасывания измельчителем комбайна и снижение потребляемой при этом энергии, а также создание условий для повышения эффективности процесса резания и увеличения производительности устройства.The objective of the invention is the realization of opportunities for uniform distribution of crushed straw across the width of the zone of spreading by the grinder of the harvester and reduction of energy consumed at the same time, as well as the creation of conditions for increasing the efficiency of the cutting process and increasing the productivity of the device.

Технический результат состоит в достижении веерного разбрасывания измельченных частиц за счет придания им направленных импульсов удара и воздушного потока, а также обеспечении постоянного угла защемления в режущей паре "нож-противорез", на всей длине лезвия, при увеличении длины последнего, без изменения габаритных размеров ножа.The technical result consists in achieving a fan spread of crushed particles by giving them directed impulses of impact and air flow, as well as ensuring a constant pinching angle in the cutting knife "knife-counter", along the entire length of the blade, with an increase in the length of the latter, without changing the overall dimensions of the knife .

Поставленная задача и технический результат решены тем, что в измельчителе-разбрасывателе соломы зерноуборочного комбайна, состоящем из корпуса с заключенным в нем вращающимся ротором, имеющим попарно или по отдельности установленные маятниковые или жестко закрепленные с помощью крепежных серег измельчительные ножи, выполненные с монтажными отверстиями и режущими кромками и взаимодействующие с неподвижными контрножами, выполненными с режущей кромкой, и примыкающим к корпусу разбрасывателем, оснащенным направляющими листами, согласно изобретению измельчительные ножи выполнены с лопастями, расположенными между монтажным отверстием и режущей кромкой и установленными под углом к плоскости измельчительного ножа. Для каждой пары измельчительных ножей одного подвеса измельчительные ножи, расположенные со стороны периферии ротора, имеют угол установки лопасти меньше 90°, а измельчительные ножи, расположенные со стороны центра ротора, имеют угол установки лопастей больше 90° При этом лопасти пары измельчительных ножей любого подвеса расположены в единой плоскости, ориентированной от центра ротора к его периферии, за исключением измельчительных ножей подвесов, размещенных по центру ротора, для каждого из которых угол установки лопасти, по отношению к плоскости измельчительного ножа меньше 90°, причем плоскости лопастей симметричны друг другу и ориентированы в сторону от центра ротора. Кроме того, режущая кромка неподвижных контрножей выполнена вогнутой, в форме логарифмической спирали, полюс которой расположен на оси вращения ротора.The stated task and the technical result are solved by the fact that in the straw chopper-spreader of a combine harvester, consisting of a housing with a rotating rotor enclosed in it, having chopper knives mounted separately or fixed by means of fixing earrings, chopping knives made with mounting holes and cutting edges and interacting with fixed counter-knives made with a cutting edge and a spreader adjacent to the body equipped with guide sheets, according to but the invention shredding blades are made with blades disposed between the mounting hole and the cutting edge and mounted at an angle to the plane of the milling cutter. For each pair of chopping knives of one suspension, chopping knives located on the periphery of the rotor have a blade angle of less than 90 °, and chopping knives located on the side of the center of the rotor have a blade angle of more than 90 °. The blades of a pair of chopping knives of any suspension are located in a single plane, oriented from the center of the rotor to its periphery, with the exception of chopping knives of suspensions placed in the center of the rotor, for each of which the blade installation angle, in relation to grinding the plane of the blade is less than 90 °, symmetrical to each other with the plane of the blades and oriented away from the rotor center. In addition, the cutting edge of the fixed counter-knives is made concave, in the form of a logarithmic spiral, the pole of which is located on the axis of rotation of the rotor.

Суть заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан измельчитель-разбрасыватель соломы зерноуборочного комбайна, вид сбоку, разрез; на фиг. 2 - вид в плане на измельчитель-разбрасыватель, согласно фиг. 1, со схемой расстановки подвесов маятниковых ножей; на фиг. 3 - сечение А-А с фиг. 1 подвеса измельчительных ножей, устанавливаемых в зонах А и С ротора; на фиг. 4 - сечение А-А с фиг. 1 подвеса измельчительных ножей, устанавливаемых в зоне В ротора; на фиг. 5 - выносной вид I с фиг. 1, со схемой взаимодействия измельчительного ножа и неподвижного контрножа с вогнутой режущей кромкой в форме логарифмической спирали, полюс которой расположен на оси вращения ротора.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a straw chopper-spreader of a combine harvester, side view, section; in FIG. 2 is a plan view of a chopper-spreader according to FIG. 1, with the arrangement of pendulum knife suspensions; in FIG. 3 is a section A-A of FIG. 1 suspension of chopping knives installed in zones A and C of the rotor; in FIG. 4 is a section A-A of FIG. 1 suspension chopping knives installed in the zone In the rotor; in FIG. 5 is a remote view I of FIG. 1, with a diagram of the interaction of the chopping knife and the stationary counter-knife with a concave cutting edge in the form of a logarithmic spiral, the pole of which is located on the axis of rotation of the rotor.

Измельчитель-разбрасыватель соломы зерноуборочного комбайна состоит из заключенного в корпус 1 ротора 2 с попарно или по отдельности установленными на нем с помощью крепежных серег 3 маятниковыми или жестко закрепленными измельчительными ножами 4, взаимодействующими с неподвижными контрножами 5, и разбрасывателя 6, оснащенного направляющими листами 7. Измельчительные ножи 4 имеют в передней части, между монтажным отверстием 11 и режущей кромкой 12, лопасть 8, расположенную под углом α к плоскости 9 измельчительного ножа 4. При этом для каждой пары измельчительных ножей 4 одного подвеса измельчительные ножи 4, расположенные со стороны периферии ротора 2, в зонах А и С, имеют угол установки лопасти 8 α>90°, а измельчительные ножи 4, расположенные со стороны центра ротора 2, в зоне В - угол установки лопасти 8 α<90°. Лопасти 8 каждой пары измельчительных ножей 4, установленных в зонах А и С ротора 2, расположены в единой плоскости, ориентированной от центра ротора 2 к его периферии, за исключением пар измельчительных ножей 4, установленных по центру ротора 2, в зоне В, плоскости лопастей 8 которых ориентированы в сторону, от центра ротора 2 для каждого из измельчительных ножей 4 пары, таким образом, являясь зеркальным отражением друг друга.The straw chopper-spreader of a combine harvester consists of a rotor 2 enclosed in a housing 1 with pairwise or separately mounted on it with the help of fixing earrings 3 pendulum or rigidly fixed chopping knives 4, interacting with stationary counter-knives 5, and a spreader 6, equipped with guide sheets 7. The chopping knives 4 have in the front part, between the mounting hole 11 and the cutting edge 12, a blade 8 located at an angle α to the plane 9 of the chopping knife 4. Moreover, for each Areas of chopping knives 4 of one suspension, chopping knives 4, located on the periphery of the rotor 2, in zones A and C, have a blade angle of 8 α> 90 °, and chopping knives 4, located on the side of the center of the rotor 2, in zone B, have an angle blade installation 8 α <90 °. The blades 8 of each pair of chopping knives 4 installed in zones A and C of the rotor 2 are located in a single plane oriented from the center of the rotor 2 to its periphery, with the exception of pairs of chopping knives 4 installed in the center of the rotor 2, in zone B, the plane of the blades 8 which are oriented to the side, from the center of the rotor 2 for each of the chopping knives 4 pairs, thus being a mirror image of each other.

Использование формы логарифмической спирали с полюсом, расположенным на оси вращения ротора 2 для вогнутой режущей кромки 10 неподвижного контрножа 5, позволяет достичь следующего положительного результата.Using the shape of a logarithmic spiral with a pole located on the axis of rotation of the rotor 2 for the concave cutting edge 10 of the stationary counter-knife 5, allows you to achieve the following positive result.

Благодаря известному свойству логарифмической спирали, угол β между радиус-вектором

, проведенным от центра вращения ротора 2 к любой точке М на линии режущей кромки 10 неподвижного контрножа 5 и касательной N-N к линии режущей кромки 10 в этой же точке, одинаков.Due to the well-known property of the logarithmic spiral, the angle β between the radius vector

drawn from the center of rotation of the rotor 2 to any point M on the line of the cutting edge 10 of the fixed counter knife 5 and the tangent NN to the line of the cutting edge 10 at the same point is the same.

Так как продольная ось измельчительного ножа 4 расположена радиально, по отношению к оси вращения ротора 2 и параллельна радиус-вектору

, угол χ защемления, между режущей кромкой 12 измельчительного ножа 4 и касательной к режущей кромке 10 неподвижного контрножа 5 в любой ее точке, также будет одинаков.Since the longitudinal axis of the chopping knife 4 is located radially with respect to the axis of rotation of the rotor 2 and is parallel to the radius vector

, the pinch angle χ between the cutting edge 12 of the chopping knife 4 and the tangent to the cutting edge 10 of the fixed counter-knife 5 at any point will also be the same.

Измельчитель-разбрасыватель соломы зерноуборочного комбайна работает следующим образом.Crusher-spreader straw of a combine harvester works as follows.

Поступающая в соломоизмельчитель незерновая часть урожая захватывается маятниковыми или жестко установленными измельчительными ножами 4 и при взаимодействии с неподвижными контрножами 5 измельчается и с помощью направляющих листов 7 разбрасывателя распределяется по полю. Повышение эффективности процесса резания и увеличение производительности измельчителя достигается тем, что благодаря вогнутой режущей кромке 10 неподвижных контрножей 5, выполненной в форме логарифмической спирали, с полюсом, расположенным на оси вращения ротора 2, угол χ защемления материала в растворе режущей пары остается постоянными на всей длине режущей кромки 10 неподвижного контрножа 5. Это способствует обеспечению равного кинематического режима резания в начальной и конечной стадии процесса. Увеличенная длина криволинейной поверхности режущей кромки 10 неподвижного контрножа 5, кроме того, способствует более полному использованию технологического потенциала режущей пары.The non-cereal part of the crop entering the straw chopper is captured by the pendulum or rigidly mounted chopping knives 4 and, when interacting with the fixed counter-knives 5, it is crushed and distributed using the guide sheets 7 of the spreader over the field. Improving the efficiency of the cutting process and increasing the productivity of the grinder is achieved by the fact that thanks to the concave cutting edge 10 of the fixed counterknives 5, made in the form of a logarithmic spiral, with a pole located on the axis of rotation of the rotor 2, the pinch angle χ of the material in the cutting pair solution remains constant over the entire length the cutting edge 10 of the stationary counter-knife 5. This helps to ensure equal kinematic cutting conditions in the initial and final stages of the process. The increased length of the curved surface of the cutting edge 10 of the stationary counter-knife 5, in addition, contributes to a more complete use of the technological potential of the cutting pair.

Лучшее распределение измельченной соломы за комбайном достигается тем, что лопасти 8 маятниковых или жестко закрепленных измельчительных ножей 4, ориентирование плоскостей которых направлено в сторону от центра ротора 2 формируют направленные воздушные потоки, которые в сочетании с направляющими листами 7 разбрасывателя 6 способствуют равномерной укладке измельченной массы по всей ширине полосы.The best distribution of crushed straw behind the combine is achieved by the fact that the blades 8 of the pendulum or rigidly fixed grinding knives 4, the orientation of the planes of which are directed away from the center of the rotor 2, form directed air flows, which in combination with the guide sheets 7 of the spreader 6 contribute to the uniform laying of the crushed mass along the entire width of the strip.

Предлагаемый измельчитель-разбрасыватель соломы зерноуборочного комбайна обеспечивает следующие преимущества перед известным оборудованием:The proposed chopper-spreader of straw of a combine harvester provides the following advantages over known equipment:

- снижается степень неравномерности распределения измельченной соломы без нарушения кинематики процесса резания;- reduced the uneven distribution of crushed straw without violating the kinematics of the cutting process;

- снижаются затраты энергии на разбрасывание измельченной соломы, за счет формируемых мощных воздушных потоков направленного действия;- reduced energy costs for the spreading of crushed straw, due to the generated powerful air flow directional;

- повышается эффективность процесса резания, что дает возможность повысить производительность измельчителя, при любом способе крепления измельчительных ножей;- increases the efficiency of the cutting process, which makes it possible to increase the performance of the chopper, with any method of attaching chopping knives;

- предлагаемое техническое решение не влечет серьезных изменений конструкции, а доработка его рабочих органов возможна в условиях любой механической мастерской и не требует дополнительных материалов.- the proposed technical solution does not entail serious changes in the design, and the refinement of its working bodies is possible in any mechanical workshop and does not require additional materials.

Claims

Crusher-spreader of straw of a combine harvester, consisting of a housing with a rotating rotor enclosed in it, with chopper knives made in pairs or separately mounted with fastening earrings or fixed with fixing earrings, made with mounting holes and a cutting edge and interacting with fixed counter-knives made with a cutting edge, and a spreader adjacent to the housing equipped with guide sheets, characterized in that the chopping knives are made with blades, races laid between the mounting hole and the cutting edge and installed at an angle to the plane of the chopping knife, while for each pair of chopping knives of one suspension, chopping knives located on the periphery of the rotor have a blade angle of less than 90 °, and chopping knives located on the center side rotors have an angle of installation of the blades greater than 90 °, and the blades of a pair of chopping knives of any suspension are located in a single plane oriented from the center of the rotor to its periphery, except by means of grinding suspension knives placed in the center of the rotor, for each of which the blade installation angle with respect to the grinding knife plane is less than 90 °, and the plane of the blades being symmetrical to each other and oriented to the side from the rotor center, in addition, the cutting edge of the fixed counter-knives is made concave , in the form of a logarithmic spiral, the pole of which is located on the axis of rotation of the rotor.